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紡織品噴墨印花墨水性能的影響因素

集萃印花網(wǎng) 2011-03-02 00:00:00

【集萃網(wǎng)觀察】前言

　　傳統(tǒng)的紡織品印花從制作印花圖案至打樣獲得客戶認(rèn)可，成本較高，而且耗時(shí)費(fèi)力。噴墨印花是一種無接觸或直接印制技術(shù)，可在任意表面印制而無需考慮它的多孔結(jié)構(gòu)和吸收性能，能夠滿足當(dāng)前日益增長(zhǎng)的按需設(shè)計(jì)制造（DAMA）和即時(shí)交貨（JIT）要求。此外，噴墨印花噴印過程中幾乎無染化料浪費(fèi)、無廢液、無廢水、耗能低，有利環(huán)保。

　　目前，國(guó) 內(nèi)外正大力研發(fā)噴墨印花技術(shù)。杭州宏華電腦技術(shù)有限公司已經(jīng)開始生產(chǎn)具有實(shí)用價(jià)值的噴墨印花機(jī)，但其印墨仍依靠進(jìn)口，且單價(jià)在1 000元/L以上，昂貴的價(jià)格限制了噴墨印花機(jī)的推廣。

　　數(shù)碼噴墨印花墨水一般由色素、溶劑、染料增溶劑、保水劑、耐水劑、粘度調(diào)節(jié)劑、粘合劑、消泡劑、干燥劑等組成。對(duì)活性染料噴墨墨水的粘度、表面張力、勻性、粒度等總體技術(shù)指標(biāo)要求如下：

　　粘度 < 0.01Pas

　　表面張力 >40m N/m（活性染料油墨最佳40一60 mN/m）

　　粒度微米級(jí)乳液后處理工藝僅用熱烘或紫外線引發(fā)聚合

　　干摩牢度 >4級(jí)

　　濕摩牢度 >3.5級(jí)（AATCC試驗(yàn)法）

　　印制品手感變化小

　　纖維類別適應(yīng)性寬

　　上色率高

　　成本低

　　本項(xiàng)目自制了活性染料噴墨印花墨水，并利用一臺(tái)改造的彩色噴墨打印機(jī)進(jìn)行小樣噴墨印花，確定了較佳的預(yù)處理和后處理工藝條件。

　　1試驗(yàn)

　　1、1試驗(yàn)材料與設(shè)備

　　染料 LevafixB rilliantB lueP N-RL（ DyStar公司經(jīng)精制提純）

　　藥品濃硫酸、氫氧化鈉、磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉、尿素、無水碳酸鈉、防染鹽、醋酸鈉、醋酸（均為AR）；亞硝酸鈉（AP）；氯化鈉、二甘醇、乙二醇、甘油、己內(nèi)酸胺（均為CP）。

　　設(shè)備PHSJ-4A型pH計(jì)，ZatasizerN anoZ S型納米粒度及Zata電位分析儀，Datacolor SF 600型電腦測(cè)色配色儀，78-1磁力加熱攪拌器，AEU-210電子天平，NDJ-1粘度計(jì)，Epsons tylusc olor4 40噴墨打印機(jī)，ROACHES皂洗牢度測(cè)試儀。

　　1、2試驗(yàn)方法

　　1、2、1液體活性染料的制備

　　活性染料用少許水調(diào)成漿，加人助溶/增溶劑調(diào)成糊；再加入定量的吸濕劑、防凍劑，用增稠劑調(diào)節(jié)粘度和表面張力；然后加去離子水微熱溶解，冷卻靜置1 h，抽濾，加人pH值緩沖劑調(diào)節(jié)濾液pH值。

　　1.2.2 油.墨粒度測(cè)試

　　按噴墨印花用的油墨配方制備油墨，在納米粒度及Zata電位分析儀上進(jìn)行測(cè)試。

　　1.2.3 油墨粘度測(cè)試

　　采用ND J-1型旋轉(zhuǎn)粘度儀測(cè)定油墨粘度，選擇1#轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)速為60 r/min，測(cè)定溫度為（25土1）℃。

　　1.2.4 油墨表面張力

　　采用最大氣泡壓力法測(cè)定不同配方的噴墨油墨的表面張力，并利用所測(cè)出試驗(yàn)數(shù)據(jù)，由下式計(jì)算出油墨的表面張力：

　　1.2.5 噴墨印花工藝

　　織物前處理一噴印、汽蒸「（100一105）℃ x10 min]。水洗~皂煮。烘干

　　前處理配制漿液10 00g （海藻酸鈉40g 、小蘇打40 g、尿素35 g、水885 g），軋漿（軋余率100%），二浸二軋，95℃烘干。

　　在Wo rd 2 003操作系統(tǒng)的支持下，以360d pi的分辨率進(jìn)行噴墨印花。

　　1.2.6 固色率的測(cè)定

　　分別將未汽蒸固色的試樣與汽蒸后的試樣剝色，之后將剝色溶液移入容量瓶中；剝色完畢洗滌試樣，將洗滌液也置人容量瓶中，加蒸餾水定容。用分光光度計(jì)在染料的最大吸收波長(zhǎng)處測(cè)定吸光度，計(jì)算固色率。

　　1.2.7 色牢度測(cè)試

　　用Datac olorS F6 00型電腦測(cè)色配色儀測(cè)試印花織物干/濕摩擦牢度和皂洗牢度（按AATCC標(biāo)準(zhǔn)）。

　　2 結(jié)果與討論

　　2.1 油墨性能測(cè)定和分析

　　按1. 2中試驗(yàn)方法制備不同配方的噴墨印花油墨，測(cè)試油墨液體的粘度、表面張力、均勻性、粒子大小及液滴形狀和穩(wěn)定性等。

　　2.1.1 正交試驗(yàn)

　　采用L9（ 3的4次方）進(jìn)行正交分析，四因素分別為染料、丙三醇、己內(nèi)酞胺和二甘醇濃度（均為質(zhì)量百分比）。具體正交因素水平選擇及正交試驗(yàn)結(jié)果見表l

　　如前所述，油墨的粘度與表面張力共同影響墨滴的形成。粘度高，油墨噴出后易粘噴頭，微滴拖長(zhǎng)，呈拉絲狀；粘度太低，則微滴易破碎。受粘度影響的另一重要參數(shù)是液滴的噴射速度。若粘度太高，會(huì)使液滴噴射速度降低，甚至造成墨滴不能擊中被印基質(zhì)的相同點(diǎn)子。已有基礎(chǔ)試驗(yàn)和實(shí)際印制效果表明，粘度低于10 mPa·s（最好在2一4 mPa·5）、表面張力為40-60 mN/m的條件下，能獲得滿意的液滴形狀和印制效果。

　　由表 1 知，影響油墨粘度的因素顯著性次序?yàn)椋罕?gt;二甘醇>己內(nèi)酞胺>染料；影響油墨表面張力的因素顯著性次序?yàn)椋罕?gt;二甘醇>染料>己內(nèi)酞胺。因此，二甘醇與丙三醇濃度是重要的影響因素。

　　綜合方差分析，油墨的最優(yōu)組合為染料10%，丙三醇2.5%，己內(nèi)酞胺4%，二甘醇15%，定義為配方。因油墨配方二，即染料12%，丙三醇2.5%，己內(nèi)酚胺7%，二甘醇15%，粘度與表面張力效果也較好，在下面試驗(yàn)中分別以這兩個(gè)油墨配方為對(duì)象進(jìn)行分析。

　　2.1.2 粒徑分析

　　粒徑大小與油墨制備和噴印過程中的過濾有關(guān)，并受體系含固量的影響。

　　噴墨印花用油墨粒徑不能過大，而且無論是在高速剪切狀態(tài)下（如攪拌、高速通過噴口）還是在不同溫度下，粒徑仍可保持不變或改變很小，否則當(dāng)油墨流經(jīng)噴頭時(shí)，小尺寸粒子可能會(huì)在噴嘴周圍聚集成大粒子；大而不規(guī)則的粒子導(dǎo)致形成微滴困難和不穩(wěn)定，最終導(dǎo)致噴頭堵塞。

　　經(jīng)測(cè)試，配方1，2的油墨平均粒徑均小于1.5 um，最大粒徑小于5 um，均符合要求。

　　2.1.3 油墨的物化穩(wěn)定性分析

　　油墨需要很高的染料濃度，外界條件的變化會(huì)破壞墨水體系的平衡。為測(cè)試其物理穩(wěn)定性，取配制好的油墨密封靜置，長(zhǎng)時(shí)間（14 d）放置在室溫下，兩種配方的油墨均無固體析出，且無分層現(xiàn)象。但置于廣口瓶暴露于空氣中時(shí)，7d后油墨失水，表面結(jié)塊。因此油墨必須密封存放。

　　用蒸餾水以1：5稀釋油墨，于70℃下高溫強(qiáng)化處理3h，觀測(cè)油墨pH值和電位變化，測(cè)其化學(xué)穩(wěn)定性，結(jié)果如表2

　　表2結(jié)果表明，該油墨能有效控制染料水解，具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性。

　　在連續(xù)噴射印花設(shè)備中，油墨微滴是依靠電荷產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)的，因而油墨還必須具有帶電和導(dǎo)電的能力。如溶劑型的油墨體系中，需加人專門的導(dǎo)電調(diào)節(jié)劑。由于自制油墨屬于水相體系，本身已具有良好的導(dǎo)電，勝能，因此本試驗(yàn)中不再對(duì)其進(jìn)行測(cè)定分析。

　　2.2 噴印質(zhì)量分析

　　采用油墨配方1，2，用打印機(jī)進(jìn)行噴射印花試驗(yàn)（表3），對(duì)印花質(zhì)量進(jìn)行評(píng)定（包括印制過程和圖案性能兩方面）。由于缺少標(biāo)準(zhǔn)化指標(biāo)，顏色的準(zhǔn)確度還有待于進(jìn)一步完善。